1. JVM是什么？

JVM：Java Virtual Machine, Java虚拟机。JVM相当于一个计算机，主要工作就是把Java程序生成的字节码文件，解释成具体系统平台上的机器指令。

2. Java的跨平台

Java语言的跨平台性依靠JVM来实现的。

计算机的运算操作的是01指令，也就是机器语言，由程序员编写的java文件使用javac.exe编译生成class文件，也就是字节码文件，字节码文件上JVM运行，JVM中内部使用java.exe解释执行生成特定平台的机器码。

特定平台的机器码就是Java语言具有跨平台性的关键，在不同平台，不管是windows，macOS或者linux，生成的字节码都是一样的，这就是Java语言的跨平台性，一次编译，到处运行，而根据特定平台生成机器码这项工作就交给了JVM，JVM根据不同的平台生成对应能够执行的机器码。

3. 运行时内存区域

代码跑起来所需要的一些信息需要存储在某些地方才能运行，就像数据放在内存里才能跑起来是一个道理， 对于JVM来说，这个存储区域就是：JVM运行时内存区域。

JVM运行时内存区域：

• 线程隔离（每个线程独有的资源）：栈 / PC寄存器
• 线程共享（多个线程共用的资源）：方法区 / 堆 / 运行时常量池

线程共享的内存区域需要考虑线程安全问题，因为是多个线程共用，如果多个线程并发使用，可能会出现一些安全问题，因此需要考虑线程安全问题；而线程隔离的内存区域无需考虑线程安全问题。

3.1 PC Register（程序计数器）

PC Register（程序计数器/PC寄存器）

• 线程私有；
• JVM线程执行Java方法时，PC Register存放当前运行JVM指令的地址；JVM线程执行Native方法时，PC Register存放undefined。

PC：存储字节码指令，提供给执行引擎取指执行。

3.2 Stack（栈）

• 线程私有；

• 栈分为两类：

  • Java Virtual Machine Stacks（虚拟机栈）

    • JVM栈为虚拟机执行Java方法服务；
    • JVM栈存放frame（栈帧），JVM栈的操作单位为栈帧；
    • 调用方法时创建栈帧，方法调用结束时销毁栈帧；
    • 每个栈帧包含：局部变量，操作数栈 以及 指向当前方法所在类运行时常量池的引用；局部变量数组和操作数栈的大小在编译器确定；
    • 任何时候只有正在执行的方法的栈帧会处于活跃状态。

  • Native Method Stacks（本地方法栈）

    • Native方法栈：为虚拟机使用到的Native方法服务；
    • Native方法：用除Java语言外的其他语言编写的方法。

• Java虚拟机规范中，栈规定的的两种异常情况：

  • StackOverflowError异常：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度；
  • OutOfMemoryError异常：栈动态扩展时无法申请到足够的内存。

栈：为虚拟机执行方法服务。

3.3 Heap（堆）

• 存放对象，实例变量和数组；
• JVM启动时创建，由所有的JVM线程共享；
• 堆内存放的对象不会显性释放，如果存在堆内的对象没有引用，那么分配给对象的内存会被垃圾回收器（Garbage Collector）回收；
• 堆可以分为：新生代和老年代。

堆：存放对象实例，也是垃圾回收（GC）的主要区域。

3.4 Method Area（方法区）

• 存放JVM加载类和接口的元数据，存放每个类的结构，如：运行时常量池，字段和方法数据，以及方法和构造器的代码；

• 方法区的实现：JDK 8 之前所有的信息存储在方法区的具体实现（永久代中）；JDK 8 之后，信息被分成两部分，类的元信息等存储在方法区的具体实现（元空间中），常量池及静态变量存储在堆中。

方法区：储存的是已经被JVM加载的类信息、常量、静态变量。

3.5 Run-time Constant Pool（运行时常量池）

• 方法区的一部分；
• 存放编译期生成的各种  "字面量"  和运行期的 "符号引用"。

一图读懂JVM内存区域

参考资料

• www.netjstech.com/2017/10/jvm…
• www.bilibili.com/video/BV1uQ…